OTTAWA / LONDON (IT BOLTWISE) – Forscher der Universität Ottawa haben einen bedeutenden Fortschritt in der Quantenkommunikation erzielt. Durch den Einsatz adaptiver Optik ist es ihnen gelungen, die Verzerrungen durch atmosphärische Turbulenzen zu korrigieren und so die Sicherheit und Kapazität der Quantenkommunikation über große Entfernungen zu verbessern.
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Die Quantenkommunikation steht vor einer neuen Ära, in der adaptive Optik eine Schlüsselrolle spielt. Wissenschaftler der Universität Ottawa haben gezeigt, dass durch den Einsatz dieser Technologie die Verzerrungen, die durch atmosphärische Turbulenzen entstehen, effektiv korrigiert werden können. Dies ermöglicht eine sichere und effiziente Übertragung von Quanteninformationen über große Distanzen, was insbesondere für die Entwicklung globaler Quantenkommunikationsnetzwerke von Bedeutung ist.
Im Zentrum der Forschung steht die Quanten-Schlüsselverteilung (QKD), die auf den Prinzipien der Quantenmechanik basiert und eine sichere Methode zum Austausch kryptografischer Schlüssel bietet. Die Forscher untersuchten die Leistung verschiedener quantenmechanischer Zustände, darunter Modi des orbitalen Drehimpulses (OAM), um die optimalen Strategien zur Minderung der Auswirkungen von Turbulenzen zu bestimmen. Die Experimente zeigten, dass OAM-Zustände zwar anfänglich stärker durch Turbulenzen verzerrt werden, jedoch am meisten von der Korrektur durch adaptive Optik profitieren.
Die Ergebnisse der Studie sind vielversprechend für die Zukunft der Quantenkommunikation. Adaptive Optik ermöglicht es, die Fehlerquoten unter die etablierten Sicherheitsgrenzen der QKD zu senken, was die Grundlage für sichere Kommunikationsverbindungen über große Entfernungen schafft. Dies ist besonders relevant für Anwendungen, bei denen Glasfaserkabel unpraktisch sind, wie etwa in der Satellitenkommunikation.
Die Forschungsergebnisse haben nicht nur Auswirkungen auf die Quantenkommunikation, sondern auch auf andere Bereiche, die auf räumliche Lichtmodi angewiesen sind, wie die biologische Bildgebung und die Vortex-Strahl-basierte Koronographie. Zukünftige Arbeiten könnten darauf abzielen, QKD-Protokolle weiter zu optimieren, um die Vorteile der adaptiven Optik voll auszuschöpfen und die einzigartigen Eigenschaften der verschiedenen Basissets zu nutzen.
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